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L'or devient plus dur lorsque qu'il est excité par des lasers

De la joaillerie à l'électronique de pointe, l'or est beaucoup utilisé. Ce métal commun fait l'objet d'un phénomène intriguant : lorsqu'il est excité par un faisceau laser, il se durcit. C'est ce qu'ont réussi à montrer des chercheurs.

L’or est connu pour son éclat jaune brillant et est donc utilisé en joaillerie. C’est également un très bon conducteur utilisé en électronique de pointe. Ce métal présente un phénomène intrigant : des chercheurs ont montré, par l’expérience, qu'il se durcit lorsqu’il est excité par des faisceaux lasers. Cette découverte a fait l'objet d'une étude parue dans la revue Science Advances.

De la simulation à l'expérience

Les photons interagissent principalement avec les électrons, ne perturbant que très peu le réseau cristallin de manière directe. De l'interaction avec les électrons, des phénomènes exotiques peuvent avoir lieu, comme pour le silicium qui in fine perd sa structure cristalline pour un état désordonné. Mais pour l’or, c’est un durcissement qui se produit.

L'impact de l’irradiation par des lasers a longtemps été cantonné aux simulations. Ces dernières indiquent que pour des métaux tels que l’or, mais pas seulement, le faisceau laser va chauffer quelques électrons, les faisant passer au-dessus du niveau de Fermi. Le niveau de Fermi est le niveau de plus haute énergie que peut atteindre un électron dans un cristal dans son excitation la plus basse (c'est-à-dire au zéro degré absolu).

Le passage des électrons au-dessus du niveau de Fermi a pour effet d’amplifier le potentiel interatomique (l'énergie d'interaction liant les atomes d'or dans le cristal) rendant les liaisons plus "solides" : les phonons (l'excitation collective du cristal, c'est l'équivalent du photon pour les ondes sonores dans un cristal) voient leur fréquence modifiée, influençant de fait le comportement du métal, la température de fusion et la dureté.

Grâce au développement, durant les dernières décennies, des lasers à impulsions courtes et des méthodes de diffraction à rayons X (permettant par interaction avec les électrons du cristal de retrouver la géométrie de l'agencement d'atomes) à grande vitesse (pour perturber le moins possible le cristal), il est désormais possible de confronter les s[...]

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